Explosionsgeschützte Radar-Füllstandmessumformer: ATEX/IECEx Zone 0/1/2 Leitfaden

Ein explosionsgeschützter Radar-Füllstandmessumformer ist ein radarbasiertes Füllstandmessgerät, das entwickelt und zertifiziert wurde, um Füllstände sicher in explosionsgefährdeten Bereichen zu messen, in denen brennbare Gase, Dämpfe oder brennbarer Staub vorhanden sein können. Es muss gemäß internationalen Normen konstruiert und geprüft sein – ATEX in Europa und IECEx weltweit –, die die Gefahr nach Zone (Zone 0, 1 oder 2 für Gase; Zone 20, 21 oder 22 für Stäube), nach Gasgruppe (IIA, IIB, IIC), nach Temperaturklasse (T1–T6) und nach Schutzart klassifizieren, am häufigsten Ex d druckfeste Kapselung oder Ex ia Eigensicherheit. Für Einkaufsleiter, Verfahrensingenieure, EPC-Auftragnehmer und Anlagensicherheitsingenieure entscheiden diese Kennzeichnungen über mehr als nur die Kosten des Instruments: Sie bestimmen, ob ein Messumformer auf einem Chemietank, einem Druckbehälter oder einem Zement- und Kunststoffsilo legal installierbar und physisch sicher ist.

Explosionsgefährdete Bereiche – Zonen: Wie Zone 0/1/2 und Zone 20/21/22 definiert sind

ATEX und IECEx unterteilen explosionsgefährdete Bereiche beide nach der Wahrscheinlichkeit, dass eine explosionsfähige Atmosphäre vorhanden ist – je häufiger die Atmosphäre, desto strenger die erforderliche Geräteeinstufung.

Gaszonen

• Zone 0 – explosionsfähiges Gas dauernd oder über lange Zeiträume vorhanden (>1.000 Stunden pro Jahr). Geräte hier müssen eine Zone-0-Einstufung (Ga) tragen – in der Praxis Ex ia Eigensicherheit oder Ex m Kapselung.
• Zone 1 – explosionsfähiges Gas kann im Normalbetrieb auftreten (10–1.000 Stunden pro Jahr). Sowohl Ex d druckfeste Kapselung als auch Ex ia sind zulässig.
• Zone 2 – explosionsfähiges Gas ist im Normalbetrieb unwahrscheinlich und, falls vorhanden, nur kurzzeitig (<10 Stunden pro Jahr). Ex d, Ex ia oder funkenarmes Ex nA ist akzeptabel.

Staubzonen

• Zone 20 — brennbarer Staub ist ständig oder häufig vorhanden.
• Zone 21 — eine Staubwolke kann gelegentlich im Normalbetrieb auftreten.
• Zone 22 — eine Staubwolke ist im Normalbetrieb unwahrscheinlich und, falls vorhanden, nur kurzzeitig.

Zwei weitere Kennzeichnungen müssen auf den Prozess abgestimmt sein. Die Gasgruppe klassifiziert den explosionsfähigen Stoff: IIA (propanähnlich), IIB (ethylenähnlich) oder IIC (wasserstoff- und acetylenähnlich, die anspruchsvollste). Die Temperaturklasse begrenzt die maximale Oberflächentemperatur — T6 (≤ 85 °C) bis T1 (≤ 450 °C) — und muss bei oder unter der Zündtemperatur des Gases oder Staubes liegen. Ein Ex db IIC T6 Gb Radar ist beispielsweise druckfest gekapselt, Gruppe IIC-zertifiziert und für Zone 1 geeignet.

Ex d Druckfeste Kapselung vs. Ex ia Eigensicherheit: Zwei Schutzkonzepte

Das Schutzkonzept ist die physikalische Strategie, die verhindert, dass das Gerät die Atmosphäre entzündet, und es ist normalerweise die erste Entscheidung, die ein Käufer trifft.

Ex d — druckfeste Kapselung (Einschließung)

Ex d schützt durch Einschließung. Das Sendermgehäuse ist ein robustes, maschinell bearbeitetes druckfestes Gehäuse, das einer inneren Explosion standhält und verhindert, dass sie sich auf die äußere Atmosphäre ausbreitet. Zertifizierte Zünddurchschlagswege — schmale, präzise tolerierte Spalte an jedem Flansch und jeder Verschraubung — kühlen und löschen die heißen Gase, bevor sie nach außen gelangen.

• Liefert volle Schleifenleistung, geeignet für 4–20 mA / HART-Transmitter mit langen Kabelwegen und mehreren Lasten.
• Bewertet Gb: geeignet für Zone 1 und Zone 2, aber normalerweise nicht für Zone 0 Gas.
• Erfordert zertifizierte explosionsgeschützte Kabelverschraubungen und versiegelte ungenutzte Öffnungen; die Installation ist anspruchsvoller und das Gehäuse ist schwerer.
• Die Gehäuseoberflächentemperatur (abgemindert um die Prozesstemperatur) muss unter der Zündtemperatur der Atmosphäre bleiben.

Ex ia — Eigensicherheit (Energiebegrenzung)

Ex ia schützt durch Energiebegrenzung. Der Messumformer und sein Signalkreis sind so ausgelegt, dass die verfügbare elektrische Energie zu gering ist, um Gas oder Staub zu entzünden, selbst bei zwei gleichzeitigen Fehlern. Die Begrenzung wird durch ein zugehöriges Betriebsmittel durchgesetzt — typischerweise eine galvanisch trennende oder Zener-Barriere im sicheren Bereich.

• Ermöglicht Zone 0 (Ga) Betrieb, wenn die gesamte Messkette eigensicher ist.
• Erfordert zertifizierte Barrieren und ein Niedrigenergie-Schleifendesign, weshalb die Zwei-Leiter-Radararchitektur hier wichtig ist.
• Die Verdrahtung ist leichter — blaue eigensichere Kabel und oft Standard-Anschlussdosen reduzieren die Installationskosten, obwohl die Barrierenkosten und Strom-/Spannungsgrenzen akzeptiert werden müssen.
• Auch gültig in Zone 1 und Zone 2.

Viele Radargeräte für explosionsgefährdete Bereiche kombinieren beide Konzepte: ein Ex d Gehäuse mit einem eigensicheren Sensor oder HART-Pfad, oder einen Ex ia Messumformer mit einer Ex d Prozessdichtung. Wenn Sie spezifizieren, geben Sie das gewünschte Konzept an — Ex d, Ex ia oder einen Ex d/ia-Hybrid — denn Zertifikat, Verdrahtung und Preis folgen dem.

Zonenspezifischer Schutz: Gas vs. Staub vs. Erforderlicher Typ vs. Radarmodell

Diese Tabelle ordnet jeder ATEX/IECEx-Zone das von den Normen zugelassene Schutzkonzept und die Klasse von Radar zu, die Sie normalerweise spezifizieren würden.

Gas- und Staubzonen-Zertifizierung sind unabhängig: Ein Messumformer, der für Zone 1 Gas gekennzeichnet ist, ist nicht automatisch für Zone 21 Staub zertifiziert und umgekehrt.

Warum 80-GHz-Radar in gefährlichen Tanks und Silos überzeugt

Die Frequenzwahl bestimmt Genauigkeit, Antennengröße und Wartungsfreundlichkeit in explosionsgefährdeten Bereichen. 80-GHz-Radar (W-Band) bietet drei Vorteile bei zonenklassifizierten Tanks und Silos.

Kleinere Antenne, einfachere und kostengünstigere Installation. Die 80-GHz-Wellenlänge verkleinert die Antenne auf etwa 40 mm oder weniger, sodass sie in vorhandene Flansche und Stutzen passt – entscheidend, wenn Sie bei einem Druckbehälter keine größere Öffnung schneiden können – und bedeutet einen kleineren Durchbruch durch das Ex-d-Gehäuse und eine leichtere Prozessverbindung.

Schmaler Strahlwinkel, weniger Störechos. Bei 80 GHz sinkt der Strahlwinkel auf etwa 3–5°, gegenüber 10–20° bei niedrigeren Frequenzen. Der Strahl verfehlt Tankwände, Einbauten, Heizschlangen und Rührflügel, die Störechos erzeugen, sodass die Signalauswertung einfacher und die Messung vertrauenswürdiger ist. In einem Silo bleibt er fern von Wänden und Anbackungsringen, die Breitstrahlradar stören.

Bessere Durchdringung von Staub, Dampf und Anbackungen. Fokussierte, höherfrequente Energie durchdringt dichte Staubwolken, Kondensat und Dampfschichten mit geringerer Dämpfung. Bei Zement, Flugasche, Kunststoffpellets und feinen Pulvern – wo die Staubzone oft der Grund für die Existenz des Instruments ist – behält 80-GHz-Radar ein sauberes Echo, während niederfrequentere Geräte das Signal verlieren. Für einen tieferen Vergleich siehe 80-GHz- vs. 26-GHz-Radar-Füllstandmessgeräte; unsere Seite 80-GHz-Radar-Füllstandmessgerät listet die zertifizierten Varianten.

Anzufordernde Zertifikate: ATEX, IECEx und NEPSI

Für Geräte für explosionsgefährdete Bereiche ist das Zertifikat das entscheidende Dokument. Fordern Sie diese drei namentlich an, je nach Installationsort.

• ATEX – erforderlich für Geräte, die in potenziell explosiven Atmosphären in der Europäischen Union und im EWR verwendet werden, gemäß Richtlinie 2014/34/EU. Das Zertifikat wird von einer benannten Stelle ausgestellt und muss von der EU-Baumusterprüfbescheinigung und der EU-Konformitätserklärung begleitet sein.
• IECEx — das internationale Schema basierend auf der IEC-60079-Serie, anerkannt in über 30 Ländern und von vielen Anlagenbetreibern und EPCs als das übertragbarste Zertifikat — der schnellste Weg, ein Radar grenzüberschreitend akzeptiert zu bekommen.
• NEPSI — die chinesische Zertifizierung für explosionsgefährdete Bereiche, erforderlich für Anlagen in Festlandchina und weit verbreitet bei chinesischen Herstellern. Da WELK ein chinesischer Hersteller ist, ist NEPSI ein Standard-Lieferumfang neben IECEx und ATEX, sodass ein Instrument mit passenden Unterlagen in europäische, nahöstliche und chinesische Projekte geliefert wird.

So überprüfen Sie ein Explosionsschutzzertifikat

Eine Zertifikatsnummer auf einem Datenblatt ist kein Beweis. Überprüfen Sie, bevor Sie die Bestellung aufgeben:

1. Suchen Sie die Zertifikatsnummer in der IECEx-Online-Zertifikatsdatenbank (iecex.iec.ch) und bestätigen Sie, dass sie aktuell ist.
2. Bestätigen Sie, dass der Zertifikatsinhaber mit dem Hersteller übereinstimmt, von dem Sie kaufen.
3. Prüfen Sie, ob der Geltungsbereich das genaue Modell, die Zone (0/1/2 oder 20/21/22), die Gasgruppe, die Temperaturklasse und den Umgebungstemperaturbereich abdeckt.
4. Stimmen Sie die Typenschildkennzeichnung mit dem Zertifikat ab. — das Typenschild des Geräts muss die identische Kennzeichnung tragen (z. B. Ex db IIC T6 Gb für ein druckfest gekapseltes Gerät für Zone 1 oder Ex ia IIC T6 Ga für Zone 0).
5. Bestätigen Sie das Schutzkonzept , für das Sie bezahlen (Ex d, Ex ia oder beides), auf dem Zertifikat erscheint.
6. Fordern Sie das vollständige Paket an — für ATEX die EU-Baumusterprüfbescheinigung und die Konformitätserklärung; für IECEx die ExTR und die CoC; für NEPSI die Ex-Bescheinigung — bevor Sie sich festlegen.

Unsere Zertifikatsseite listet die Zertifizierungen auf, die WELK-Geräte besitzen, gestützt durch Werksprüfungen und Inspektionen hinter jedem Ex-gekennzeichneten Gerät.

Auswahl eines explosionsgeschützten Radars nach Anwendung

Chemische Lagertanks

Chemische Tanklager sind typischerweise Zone 1, mit Zone 0 in Entlüftungen, Flammenbereichen und bestimmten Reaktorkopfräumen. Korrosive Medien dominieren die Entscheidung für die benetzten Teile: Wählen Sie eine Antenne und Prozessdichtung, die für die spezifische Chemikalie ausgelegt sind — oft PTFE- oder PFA-ummantelt — und passen Sie die Temperaturklasse an den Flammpunkt des Lösungsmittels an. Ein eigensicherer Sensor mit druckfestem Gehäuse ist eine übliche Konfiguration.

Druckbehälter und Reaktoren

Druck und Temperatur, nicht nur die Zone, bestimmen die Auswahl. Der Prozessanschluss und die Antenne müssen die Behälterklassifizierung tragen, und die Prozesstemperatur reduziert die Gehäuseoberflächentemperatur, sodass normalerweise ein für hohe Temperaturen ausgelegtes Ex d-Radar spezifiziert wird. Suchen Sie nach einem zertifizierten Modell, dessen Temperaturklasse über den gesamten Betriebsbereich, einschließlich Dampfausblaszyklen, gilt. Unser Hochtemperatur-Radar-Füllstandmessgerät ist für diesen Einsatz zertifiziert.

Zement-, Flugasche- und Kunststoffsilos

Silos sind in der Regel Staubzone 21 oder 22, manchmal mit einer Gasgefahr durch flüchtige Zusatzstoffe. Die Anforderungen sind große Reichweite (oft 30–70 m), Toleranz gegenüber starkem Staub und Ablagerungen sowie eine staubdichte (Ex t) oder eigensichere Staubklassifizierung. Ein langreichweitiges 80-GHz-Radar mit schmalem Strahl und abgedichteter oder gespülter Antenne ist die Standardlösung. Unser Zementsilo-Radar-Füllstandmessgerät ist ein bewährter Ausgangspunkt.

Für Alarm- und Verriegelungsaufgaben anstelle der kontinuierlichen Bestandsüberwachung ist ein explosionsgeschützter Stimmgabel-Grenzstandschalter eine kostengünstige, zuverlässige Ergänzung zum Radar.

Häufige Kauf Fehler bei der Füllstandmessung in explosionsgefährdeten Bereichen

1. Spezifizierung von Ex d für eine Zone 0-Anwendung. Ein explosionsgeschütztes Gehäuse ist mit Gb bewertet und gehört in Zone 1; Zone-0-Gas erfordert eine Ga-Bewertung, also Ex ia oder Ex m. Den Kauf von Ex d für einen Zone-0-Kopfraum ist ein Compliance-Fehler, den keine Baustellen-Engineering beheben kann.

2. Den Sender kaufen und die Schleife vergessen. Ex ia ist nur eigensicher mit der zertifizierten Barriere in der Schleife; Ex d ist nur explosionsgeschützt mit zertifizierten explosionsgeschützten Kabelverschraubungen und versiegelten ungenutzten Öffnungen. Planen Sie Budget für die gesamte Messkette ein, nicht nur für das Instrument.

3. Die Gasgruppe und die Temperaturklasse ignorieren. IIB-Geräte sind nicht automatisch für IIC-Betrieb gültig, und eine T3-Bewertung ist nicht gültig, wenn das Gas bei einer niedrigeren Temperatur zündet. Passen Sie alle drei Kennzeichnungen – Zone, Gruppe, Klasse – an den Prozess an.

4. Annehmen, dass ein Zertifikat jede Region abdeckt. ATEX erfüllt nicht automatisch die von IECEx anerkannten Rechtsgebiete, und keines ersetzt ein NEPSI-Zertifikat für das chinesische Festland. Fragen Sie nach den Zertifikaten, die Sie am Installationsort benötigen.

5. Die Staubzertifizierung vergessen. Ein für Gaszonen zertifiziertes Radar ist nicht staubzertifiziert. Staubzonen benötigen eine Ex-t- oder staubzertifizierte Ex-ia-Kennzeichnung, und das Gehäuse und die Antennendichtung müssen auf Staubeintritt bewertet werden.

6. Das Zertifikat nicht verifizieren. Ein fotokopiertes Zertifikat mit der richtigen Nummer ist nicht dasselbe wie ein verifiziertes, im Geltungsbereich liegendes, aktuelles Zertifikat. Verwenden Sie die obige Verifizierungs-Checkliste, bevor Sie sich festlegen.

7. Die Temperatur unterschätzen. Die Prozesstemperatur erhöht die Gehäuseoberflächentemperatur und kann das Gerät aus seiner Temperaturklasse herausführen. Geben Sie bei Ihrer Anfrage die tatsächliche maximale Prozesstemperatur an, nicht die auf dem Typenschild angegebene Umgebungstemperatur.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Ex d- und Ex ia-explosionsgeschützten Radar-Füllstandmessumformern? Ex d (druckfeste Kapselung) enthält eine interne Explosion in einem robusten Gehäuse und verhindert die Flammenausbreitung nach außen; Ex ia begrenzt die elektrische Energie der Schleife auf ein Niveau, das zu niedrig ist, um die Atmosphäre zu entzünden. Ex d bietet mehr Schleifenleistung und ist typischerweise für Zone 1 (Gb) ausgelegt; Ex ia ist für Zone 0 (Ga) erforderlich und benötigt eine zertifizierte Trennbarriere.

Kann ein explosionsgeschützter Radar-Füllstandmessumformer in Zone 0 verwendet werden? Ja, aber nur, wenn der Messumformer und seine gesamte Schleife eine Zone-0-Einstufung (Ga) tragen – in der Praxis Ex ia Eigensicherheit oder Ex m Kapselung. Ein Standard-Ex-d-druckfester Messumformer ist für Gb ausgelegt, geeignet für Zone 1 und Zone 2, nicht für Zone 0.

Welche Zertifikate sollte ich für einen Radar-Füllstandmessumformer im explosionsgefährdeten Bereich anfordern? Fordern Sie ATEX (mit EU-Baumusterprüfbescheinigung und Konformitätserklärung) für europäische Projekte, IECEx für breite internationale Akzeptanz und NEPSI für Anlagen in Festlandchina. Wenn das Instrument zwischen Regionen wechseln kann, fordern Sie alle drei an.

Wie überprüfe ich, ob ein ATEX- oder IECEx-Zertifikat echt ist? Suchen Sie die Zertifikatsnummer in der Online-Zertifikatsdatenbank von IECEx, bestätigen Sie, dass der Zertifikatsinhaber mit dem Hersteller übereinstimmt, und gleichen Sie die Typenschildkennzeichnung (z. B. Ex db IIC T6 Gb oder Ex ia IIC T6 Ga), Zone, Gasgruppe und Temperaturklasse mit dem Zertifikatsumfang ab.

Ist 80-GHz-Radar auf staubigen Silos mit Staubexplosions-Zoneneinstufung zuverlässig? Ja. Der schmale Strahl bei 80 GHz weist Staub, Kondensation und Ablagerungen besser ab als Radar mit niedrigerer Frequenz, und ein staubzertifizierter (Ex t oder Ex ia Staub) Messumformer mit abgedichteter oder gespülter Antenne ist die Standardwahl für Langstrecken-Siloanwendungen in Zement- und Kunststoffindustrie.

Holen Sie sich einen zertifizierten explosionsgeschützten Radar-Füllstandtransmitter für Ihren Gefahrenbereich

Ein zoneneingestufter Radar ist nur so gut wie das Zertifikat dahinter. Senden Sie Ihre Zoneneinstufung (ATEX- oder IECEx-Zone, Gasgruppe, Temperaturklasse), Ihre Tank- oder Siloabmessungen, die Prozessbedingungen (Medium, Temperatur, Druck und gegebenenfalls Dielektrizitätskonstante) sowie Ihre vorhandene Stutzen- oder Flanschgröße an das WELK-Vertriebsteam, und wir empfehlen Ihnen einen zertifizierten explosionsgeschützten Radar-Füllstandtransmitter mit dem passenden Schutzkonzept – Ex d, Ex ia oder staubgeschützt – inklusive Zertifikatskopien und einem technischen Angebot. Keine allgemeine Antwort, keine mehrdeutigen Kennzeichnungen: Das von uns vorgeschlagene Modell trägt die genaue Zone, Gruppe, Klasse und Temperaturklasse, die Ihre Anlage benötigt, um die Prüfung zu bestehen und sicher zu laufen.